[发明专利]一种基于原子力显微镜检测组织力学性能的方法

说明书

本发明公开了一种基于原子力显微镜检测组织力学性能的方法，具体为采用原子力显微镜，对刚离体的组织在微观尺度下的力学性能进行了测试，主要包括软组织的弹性模量、塑性、粘附力以及微观硬度等性能。解决了生物软组织，尤其是内脏组织在微观尺度下力学性能难以测量的问题。从组织的选取、固定到检测、分析，对软组织和内脏组织的微观力学性能检测方法进行了确定。

技术领域

本发明属于仪器检测技术领域，具体涉及一种基于原子力显微镜检测组织力学性能的方法。

背景技术

随着人类对自身生理环境认知的不断深入，人体软组织的微观力学性能引起了越来越多的关注。由于生物力学与细胞生理状态或功能的相互依存性，细胞力学性能的测量逐步成为判定推断细胞或软组织状态或功能的标准之一。一方面，当软组织自身产生病变或其繁殖、生长等功能异常时，组织自身会呈现出力学性能的差异性，例如有研究发现癌细胞的弹性模量低于正常细胞的弹性模量。另一方面，当软组织或细胞所处的力学环境发生变化时，组织或细胞的正常功能表达也会存在异常。

食管组织作为消化道系统的一部分，当胃镜经食管组织输送至人体病变组织进行检测或治疗时，由于缺乏有效的力学反馈及触觉反馈，仅依靠传统显示屏操作胃镜往往会给术中病人带来极大的不适感，使得病人抵触内镜检查及手术。因此，食管组织的微观力学性能研究对消化道内镜进入人体后的交互力学研究及手术参数优化也具有重要的指导意义。

当前对于消化道组织的力学性能的研究，尤其食管组织的研究主要集中在单轴拉伸、膨胀及摩擦等宏观力学性能上，具体包括探究组织的粘弹性性能(应力松弛与蠕变)，拉伸力学性能(单轴拉伸与双轴拉伸)，膨胀力学性能(组织的轴向、周向及径向的力学性能)以及摩擦学性能(不同滑动速度，法向力及伸长率等)。由于内脏软组织器官呈现的粘弹性、超弹性、弹塑性等共存的属性，其微观力学性能不稳定，测试的难度较大，因此目前微观力学性能研究几乎没有，更多的是采用原子力显微镜研究细胞层面的力学性能。另一方面，目前国外有部分学者采用原子力显微镜测试了小鼠皮肤的力学性能，其皮肤组织的固定主要通过502等强力胶水，其平整性难以保证，组织的硬度加大，易于破环组织的结构属性，因此对于环境更复杂的内脏管道器官(含水量高)，其合适的组织固定方法尤为重要。

目前对于食管组织力学性能的检测集中于宏观层面以及细胞层面，而对于食管组织在微观尺度下力学性能的测试接近空白，缺乏一个系统的检测方法而无法满足软组织微观力学性能的获取及评价。另一方面，由于原子力显微镜对于待测试样的平整性较高，软组织的固定方式十分重要，目前离体皮肤的固定方式难以对食管组织有效。

发明内容

本发明的第一个目的在于，针对现有技术中软组织固定方法会导致组织不平整、增大组织硬度、破坏组织结构属性等问题，提供一种组织的固定方法。

本发明的第二个目的在于，提供一种基于原子力显微镜检测软组织微观力学性能的方法。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一个方面，提供一种基于原子力显微镜检测组织力学性能的方法，包含以下步骤：

S1：组织固定：选择平整均匀的组织样本区域，固定组织样本；

S2：性能检测：使用原子力显微镜检测组织，采集数据；

S3：数据处理：通过步骤S2所采集的数据计算微观力学性能。

根据本发明第一个方面所述的方法，所述步骤S1中通过上下两个平台将组织固定。

根据本发明第一个方面所述的方法，所述上固定平台设有中空部，优选为方形。

根据本发明第一个方面所述的方法，所述方形中空部尺寸为长度12～18mm，宽度为10～14mm。

根据本发明第一个方面所述的方法，所述方形中空部尺寸优选长为12mm，宽度为10mm。